Numeros cuanticos

5. Números cuánticos

Los números cuánticos permiten determinar con mayor probabilidad la posición de un electrón en el espacio que ocupa en un determinado átomo.
Se analizan entonces los cuatro números cuánticos con sus características y propiedades. Es necesario tener en cuenta el principio de exclusión de Pauli, la regla de máxima multiplicidad de Hund y el principio de Auf Bau.

5.1Definición


Son números enteros que determinan los estados estacionarios del electrón en el átomo ubicado en el espacio.
Es decir, ubican al electrón en la capa o nivel de energía (n), en el subnivel (l ), en el orbital (m l ) y su posible giro (ms).



Fig.1. Nube electrónica generada por los electrones al girar en el espacio.

5.1.1 Número cuántico principal, n.

-Determina el tamaño de la nube electrónica (de acuerdo a los niveles de energía según la teoría de N. Bohr).
- Define los niveles de energía permitidos para el electrón en el átomo.
- Permite ubicar los elementos en periodos o filas de la tabla periódica; teniendo en cuenta el último nivel de energía, denominado nivel de valencia.
- Toma valores a partir de 1. n = 1, 2, 3,......


5.1.2Número cuántico azimutal o de momento angular, l.

- Determina la forma de la nube electrónica (esférica o lobular).
- Define los subniveles de energía (de acuerdo a la teoría de A. Sommerfeld) donde es posible ubicar al electrón.
- Toma valores desde 0 hasta (n-1). l = 0, 1, 2, 3, ...... (n-1).







Ejemplo 1:

Si n = 1: l = 0 (un solo valor; indica que en elnivel 1 hay un subnivel).
Si n = 2: l = 0, 1 (dos valores para dos subniveles en el nivel 2).
Si n = 3: l = 0, 1, 2 (tres valores para tres subniveles en el nivel 3).
Si n = 4: l = 0, 1, 2, 3 (cuatro valores para cuatro subniveles en el nivel 4).

En el nivel uno hay un único valor para un solo subnivel. Ese subnivel toma un valor de cero, es esférico y se denomina con la letra sde sharp.
En el nivel dos hay dos subniveles, uno interno cuyo valor es cero, por lo tanto es esférico y se denomina con la letra s. El siguiente subnivel tiene mayor energía, toma un valor de uno, es lobular y se designa con la letra p de principal.
En el nivel tres hay dos subniveles internos similares a los anteriores y el nivel más externo que es el tercero, toma un valor de 2, es lobularen formas diversas y se designa con la letra d de diffusse. Sucede igual en el nivel cuatro, donde el cuarto subnivel toma un valor de tres y se designa con la letra f de fundamental. De aquí en adelante se ha decidido que en caso de encontrar un elemento con cinco o más subniveles, estos se designarán en orden alfabético (g, h,…….).
Cuando se define el nivel de energía n, permite determinarentonces los valores de l y así, los subniveles de energía donde es posible encontrar determinado electrón. La figura 4 da una orientación para realizar dicha relación.

l 0 1 2 3..........
subnivel s p d f ..........

Fig. 4. Forma nemotécnica para determinar
los subniveles de energía, l.

Si determinado electrón está en el nivel uno (n = 1), l toma el valor decero, entonces el electrón se encuentra en el subnivel s.
Cuando el electrón tiene un valor de n = 2, l toma dos posibles valores: 0 y 1. Si l = 1, el electrón está ubicado en el subnivel p.
De otra forma; si el electrón está en el subnivel d, su número cuántico angular es 2 (l = 2).
Así mismo; si el electrón está en el subnivel f, su número cuántico angular es 3 (l = 3).

5.1.3Número cuántico magnético, m ó m l .
- Determina la orientación en el espacio de la nube electrónica (planos x, y, z).
- Define los orbitales de energía dentro de cada subnivel.
- Toma valores de - l hasta + l, pasando por cero. – l,....., 0,....., + l.

Ejemplo 2:
Si n = 1; l = 0; m l = 0 (el único valor cero, indica un solo orbital el cual se representa por un guión donde...